计算机系统的基本组成

陆潇潇 2020-01-28

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计算机系统组成

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软件：

系统软件（操作系统，程序设计语言及其编辑、编译软件······）

应用软件: 为解决某一实际问题而编制的软件。

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以 CPU 为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口，构成微型计算机；
以其为主体，配上系统软件和外设，构成微型计算机系统。

CPU：即微处理器，是超大规模集成电路，内部集成了运算器、控制器、寄存器组…
存储器：指系统的主存储器，简称为外存或主存。用来存放程序、数据。
I/O 接口：是 CPU 和外部设备交换信息的“中转站”。
注：外部设备不能直接与 CPU 交换信息，必须通过接口。
总线：总线是 CPU 与存储器、I/O 接口交换信息的公共通道。
AB地址总线：传输 CPU 访问存储器，访问 I/O 端口的地址信号。
DB数据总线：传输 CPU 读/写内存，读写 I/O 端口时的数据。
CB控制总线：CPU 发出的控制命令，或外部向 CPU 提出的请求。

术语：
“读”：即输入，信息通过总线从外部 —> CPU。
“写”：即输出，信息通过总线从 CPU —> 外部。

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程序由多条有逻辑关系的指令组成，指令的长度不等（一般为1~4字节），指令是程序员发出的，计算机能识别的，通知 CPU 执行某种操作的命令。
计算机的工作就是逐条执行由指令构成的程序。
程序和数据均以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式。
计算机按程序的流程自动地连续取出指令并执行之。
为实现自动连续地执行程序，控制器设置一程序计数器PC，它可根据指令的长度自动增量（总是指向下一条指令）。只要给出程序中第一条指令的地址，控制器就可依据存储程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行，直到完成全部指令操作为止，即控制器通过指令流的串行驱动实现程序控制.

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存储器：指系统的主存储器，简称为内存或主存。用来存放程序，数据。

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地址线条数决定了访问内存的容量：n 条地址线，可以访问 2ⁿ 个字节存储容量。

通常用：KB(2¹⁰字节)、MB(2²⁰字节)、GB(2³⁰字节) 或 TB(2⁴⁰字节) 作为存储器的容量单位。

存储单元的二进制地址码，由 CPU 通过地址总线送存储器的地址译码器的输入。
为了方便，习惯上书写成 16 进制。

存储器容量由地址线“宽度”决定：

CPU对存储器的读操作
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CPU 通过地址线发出地址信息；
由地址译码器对地址进行翻译，选中某一存储单元；
CPU 发出存储器读命令；
将某一存储单元的内容送往 CPU 数据线。

CPU对存储器的写操作
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CPU 通过地址线发出地址信息；
把数据放到数据线上；
由地址译码器对地址进行翻译，选中某一存储单元；
CPU 发出存储器写命令；
数据线上的信息将会送到某一存储单元中。

按存储介质分

按存储器的读写功能分

按在计算机系统中的作用分
可分为：主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
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随机存储器，是 “内存” 的重要组成部分，CPU 执行指令可对其进行 “读”、“写” 操作。

静态 RAM：集成度低，信息稳定，读写速度快。
动态 RAM：集成度高，容量大，缺点是信息存储不稳定，只能保持几个毫秒，为此要不断进行 “信息再生”，即进行 “刷新” 操作。
内存条：由于动态 RAM 集成度高，价格较便宜，在微机系统中使用的动态 RAM 组装在一个条状的印刷版上。系统配有动态 RAM 刷新控制电路，不断对所存信息进行 “再生”。